ASPENPLUS烟气脱硫化工毕业论文.doc

目 录摘要1绪论31 研究背景与意义42.国内外发展现状43 脱硫方法53.1 干法脱硫：53.2 半干法脱硫53.3 湿法脱硫53.3.1 氨法烟气脱硫技术的原理63.3.2 氨法烟气脱硫工艺63.3.4氨法烟气脱硫技术的应用前景74 流程模拟软件ASPEN PLUS84.1 软件简介84.2 软件功能及使用84.3 基本流程模拟94.4软件在工业上的应用104.4.1在煤化工中的应用104.4.2 在石油化工中的应用10实验部分121 模拟工况122 模拟假定123 建立工艺流程1331建立模型1332组分输入、物性选择144 灵敏度分析1441 吸收剂浓度对出口烟气中SO2含量的影响1442 原烟气流量对出口烟气中SO2含量的影响1543 液气比对出口烟气中SO2含量的影响1644原烟气温度对出口烟气中SO2含量的影响1645 吸收液温度对出口烟气中SO2含量的影响175 结语18I摘要我国是一个能源结构以燃煤为主的国家，在电力、金属冶炼、玻璃及玻纤、化工等行业中，由于燃煤、含硫较高的重油和矿物原料中本身含硫、氟化钙等，烟气中含有大量的二氧化硫、HF等有毒有害气体，对大气造成严重污染，酸雨现象日趋严重，造成经济损失和生态环境破坏。削减SO2排放量，控制大气污染，提高环境质量，是目前及未来相当长时期内我国环境保护的重要课题。SO2控制技术颇多，诸如改善能源结构，采用清洁燃料等，而烟气脱硫技术则是削减SO2排放量不可替代的技术。迄今为止，烟气脱硫技术种类多达数百种,从吸收剂种类来看,主要有石灰石法脱硫工艺、氨法脱硫技术、镁法脱硫技术、双碱法脱硫技术、海水脱硫技术等。其中氨法脱硫技术以其占地少、操作费用经济、副产品价值高、无二次污染等为优势,在脱硫行业中占有一定的市场分额。ASPEN PLUS化工模拟系统是美国麻省理工学院于20世纪70年代后期研制开发的大型化工模拟软件。由美国ASPEN PLUS技术公司80年代初推向市场，该软件经过20多年来不断的改进、扩充和提高，已先后推出了十多个版本，称为证举世公认的大型流程模拟软件。它用严格和最新的计算方法，进行单元和全过程的计算，为企业提供准确的单元操作模型，还可以评价已有装置的优化操作或新建、改建装置的优化设计，用户还能够在工艺计算的同时估算基建费用和操作费用进行过程的技术经济评价。本次实验运用流程模拟软件ASPEN PLUS模拟了氧法湿式脱硫工艺脱除燃煤烟气中的SO2，介绍了建立模型过程中模块的选取、物性方法的选择、工艺参数的输入以及灵敏度分析，考察了吸收剂浓度、原烟气流量、液气比、原烟气温度、吸收液温度等工艺参数对脱硫效果的影响。关键词：ASPENPLUS；烟气脱硫；氨法；模拟AbstractChina is a country of an energy structure dominated by coal, electric power, metallurgy, glass and glass fiber, chemical industry, coal, sulfur heavy oil and mineral raw materials sulfur, calcium fluoride etc., contains large amounts of sulfur dioxide in the flue gas, HF, and other toxic and harmful gases, causing serious pollution to the atmosphere, the phenomenon of acid rain is becoming more serious, resulting in economic losses and ecological damage. Reduction of SO2 emissions, air pollution control, and improve the quality of the environment is an important issue for current and future environmental protection in China quite a long time.SO2 control technology a lot, such as improving the energy structure, the use of cleaner fuel, flue gas desulphurization technology is the reduction of SO2 emissions irreplaceable technology. To date, the types of flue gas desulphurization technology are hundreds of species from the absorber terms of the types of limestone desulfurization process, ammonia desulfurization technology, the magnesium desulfurization technology, dual-alkali FGD technology, seawater desulfurization technology. Ammonia desulfurization technology with its small footprint, operating costs and economic, by-products of high value, no secondary pollution and other advantages, occupy a certain market share in the desulfurization industry. ASPEN PLUS chemical process simulation system is the Massachusetts Institute of Technology in the United States in the late 1970s, research and development of large-scale chemical process simulation software. By the the ASPEN PLUS technology companies to market in the early 1980s, the software after 20 years of continuous improvement, expansion and improvement, has launched more than a dozen versions, known as certificate universally recognized large-scale process simulation software. Rigorous and up-to-date method of calculating the calculation of the unit and the entire process, providing accurate unit operation models, you can also evaluate the existing device optimized operation or new construction, renovation device optimized design, the user is also able to process calculation infrastructure and operating costs at the same time to estimate the technical and economic evaluation of the process.The experimental use of process simulation software ASPEN PLUS simulation of SO2 removal from flue gas of oxygen method wet desulfurization process, select the module in the model-building process, the physical properties of the choice of methods, process parameters input sensitivity analysis, study the absorbent concentration, flue gas flow, liquid-gas ratio, flue gas temperature, the absorption liquid temperature and other parameters of the effect of desulfurization.Keywords：ASPEN PLUS；flue gas；desulfuration；ammonion；simulation绪论随着我国经济的迅猛发展，环境保护日益受到重视。为了控制二氧化硫污染，国家已下文强化了对“三废”治理的规定要求。大气污染防治法规定，排放二氧化硫的企业必须建设配套脱硫除尘装置，控制二氧化硫排放量。开发并推广符合我国国情、技术应用成熟、经济适宜的脱硫方法已是一项紧迫的任务。目前我国已投入运行的、常用的烟气脱硫方法有十几种，其中湿式脱硫稳定、效率较高、应用最为广泛。湿式脱硫主要有：石灰(石)，石膏法、钠钙双碱法、氨碱法、氧化镁法及海水法，约占总脱硫量的80以上。干法脱硫、半干法脱硫以及湿法脱硫等各种脱硫方法均有各自的优缺点，选择技术成熟，满足脱硫效率要求，运行稳定，费用低，原料来源方便，不产生污染源转移，是企业选择脱硫方案的思路和原则。氨法烟气脱硫技术是采用氨水做吸收剂除去烟气中二氧化硫等污染物的烟气净化技术。70年代初日本与意大利等国开始研究氨法脱硫工艺，并相继获得成功。但因为经济技术等方面的原因氨法烟气脱硫技术在世界上应用较少，氨的价格相对于低廉的石灰石等吸收剂来说太高了，高运行成本是影响氨法脱硫工艺得到广泛应用的最大因素。同时氨法脱硫工艺在开发初期也遇到了较多的问题，如成本高、腐蚀、净化后尾气中的气溶胶问题等等。进入90年代后，随着合成氨工业的不断发展以及厂家对氨法脱硫工艺自身的不断完善和改进，以及技术的进步和对氨法脱硫观念的转变，氨法脱硫技术的应用呈逐步上升的趋势。从国内外氨法脱硫的实际运行效果看，氨法脱硫工艺具有很多别的工艺所没有的特点：氨是一种良好的碱性吸收剂，从吸收化学机理上分析，二氧化硫的吸收是一酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，越利于吸收，而氨的碱性强于钙基吸收剂；从吸收物理机理上分析，氨吸收烟气中的二氧化硫是气一液或气一气反应，反应速率快、反应完全，吸收剂利用率高，可以做到很高的脱硫效率；同时相对钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低；氨法脱硫副产品硫酸铵是一种农用肥料，副产品的销售收入能降低一部分因吸收剂价格高造成的高成本。ASPEN PLUS是一款功能强大的化工模拟软件包。最初的版本是在1987年由MIT为美国能源部编写的。老版本的ASPEN PLUS需要用户自己编写包括完整过程定义的输入文件。改进后的ASPEN PLUS增加了可视化界面，使得软件的运行环境变得更为友好它能够建立准确的模型，使用严格的、装置的优化操作和进行赢建、改造装置的优化设计。利用ASPEN PLUS模拟氨法烟气脱硫过程，考察了吸收剂浓度、原烟气流量、液气比、原烟气温度、吸收液温度等工艺参数对脱硫效果的影响，对寻找使脱硫效率最大的工艺参数具有重要的设计意义和经济意义。1 研究背景与意义我国能源结构是以煤为主，在能源结构中约占70，这一状况将保持相对长的一段时间。全国各地的煤炭都不同程度地含有化学成分“硫”，绝大部分煤不经过处理就直接进入工业窑炉或工业锅炉内燃烧，燃烧产生大量：，随着SO2排放量的增加，我国酸雨发展速度惊人。酸雨污染的加剧对生态系统、建筑物材料、农业和人体健康等方面均造成了重大危害。其中火电厂SO2排放量约占全国SO2总排放量的1/3，火电厂烟气脱硫技术目前还处于起步阶段，并且近年来电力资源的紧张导致各地政府纷纷新建燃煤电厂。因此，加大SO2的控制力度越来越重要和紧迫。控制SO2排放可以采用多种方法，主要途径有3个：1)燃烧前，在煤燃烧前进行洗煤和选煤，可以脱除1020的硫分；2)燃烧中，在煤燃烧时采用先进的燃烧方法，如循环流化床技术和煤气化技术可以控制SO2的形成；3)燃烧后，即烟气脱硫。依据目前的技术水平和现实能力，烟气脱硫仍是降低SO2排放量最经济有效的手段。烟气脱硫是国际上广泛采用的控制SO2的成熟技术，也是我国控制燃煤电厂SO2排放的主要途径。近几年，国家有关部门组织实施了燃煤电厂烟气脱硫技术与设备国产化示范工程，燃煤电厂烟气脱硫技术与设备国产化取得了积极进展。2.国内外发展现状目前，按照脱硫剂和脱硫产物的干湿状态可分为3大类：湿法烟气脱硫技术、干法脱硫技术和半干半湿法脱硫技术。目前国际上已实现工业应用的燃煤烟气脱硫技术中，湿法脱硫技术约占85，其中石灰石石膏法为36.7；喷雾干燥脱硫技术约占8.4；炉内喷钙尾部增湿脱硫技术约为1.9。氨法烟气脱硫技术是采用氨水做吸收剂除去烟气中二氧化硫等污染物的烟气净化技术。70年代初日本与意大利等国开始研究氨法脱硫工艺，并相继获得成功。但因为经济技术等方面的原因氨法烟气脱硫技术在世界上应用较少，氨的价格相对于低廉的石灰石等吸收剂来说太高了，高运行成本是影响氨法脱硫工艺得到广泛应用的最大因素。同时氨法脱硫工艺在开发初期也遇到了较多的问题，如成本高、腐蚀、净化后尾气中的气溶胶问题等等。进入90年代后，随着合成氨工业的不断发展以及厂家对氨法脱硫工艺自身的不断完善和改进，以及技术的进步和对氨法脱硫观念的转变，氨法脱硫技术的应用呈逐步上升的趋势。从国内外氨法脱硫的实际运行效果看，氨法脱硫工艺具有很多别的工艺所没有的特点：氨是一种良好的碱性吸收剂，从吸收化学机理上分析，二氧化硫的吸收是一酸碱中和反应，吸收剂碱性越强，越利于吸收，而氨的碱性强于钙基吸收剂；从吸收物理机理上分析，氨吸收烟气中的二氧化硫是气一液或气一气反应，反应速率快、反应完全，吸收剂利用率高，可以做到很高的脱硫效率；同时相对钙基脱硫工艺来说系统简单、设备体积小、能耗低；氨法脱硫副产品硫酸铵是一种农用肥料，副产品的销售收入能降低一部分因吸收剂价格高造成的高成本鹤。传统氨法脱硫技术的代表性工艺是Lurgi集团Lentjer-Bischoff公司的氨水脱硫工艺。该工艺采用两级洗涤，以(NH4)2SO3，和NH4HSO3，溶液吸收预冷却后烟气中的SO2，洗涤净化烟气，回收副产品硫酸铵。3 脱硫方法3.1 干法脱硫：干法烟气脱硫定义：喷入炉膛的CaCO3高温煅烧分解成CaO，与烟气中的SO2发生反应，生成硫酸钙；采用电子束照射或活性炭吸附使SO2转化生成硫酸氨或硫酸，统称为干法烟气脱硫技术。干法烟气脱硫是指应用粉状或粒状吸收剂、吸附剂或催化剂来脱除烟气中的SO2。它的优点是工艺过程简单，无污水、污酸处理问题，能耗低，特别是净化后烟气温度较高，有利于烟囱排气扩散，不会产生“白烟”现象，净化后的烟气不需要二次加热，腐蚀性小;其缺点是脱硫效率较低，设备庞大、投资大、占地面积大，操作技术要求高。3.2 半干法脱硫半干法烟气脱硫（SGFGD）是以雾化的乳状吸收剂与烟气中的SO2 反应 同时利用烟气自身的热量蒸发吸收液的水分, 使最终产物为干粉状。该技术综合了湿法和干法烟气脱硫技术的优点，与湿式石灰石石灰石膏法烟气脱硫相比， 投资省，工艺简单，能耗仅相当于湿式烟气脱硫装置的25%，而且无腐蚀，结垢等问题。3.3 湿法脱硫 目前，国内烟气脱硫主要采用石灰石一石膏湿法，随着大量石灰石一石膏湿法脱硫装置的投入运行，产生了大量的脱硫石膏。2011年，我国堆存的脱硫石膏和其他石膏副产品已超过150Mt，脱硫石膏的二次污染问题已越来越严峻。因此，迫切需要开发无二次污染、终产物资源化的烟气脱硫新技术、新工艺。近年来，氨法烟气脱硫技术备受业界关注，该技术可充分利用我国丰富的氮源生产化肥，以减少大量的硫磺进口，既治理了大气中的SO2污染，又变废为宝，是一项较适应中国国情、完拿资源化、适应长远发展、极具推广价值且更环保的脱硫技术。3.3.1 氨法烟气脱硫技术的原理采用氨水或液氨等作为脱硫剂，烟气中的SO2与氨反应生成(NH4)2SO3，(NH4)2SO3与空气进行氧化反应生成(NH4)2SO4，吸收液经结晶、脱水、压滤后制得(NH4)2SO4，反应原理见式(1)式(4)：SO2+2NH3.H2O=(NH4)2SO3+H2O (1)(NH4)2SO3+SO2+H2O=2NH4HSO3 (2)2NH4HSO3+ NH3.H2O=(NH4)2SO3+ H2O (3)2(NH4)2SO3+O2=2(NH4)2SO4 (4)在吸收液循环使用过程中，式(2)是吸收SO2最有效的反应。通过补充新鲜氨水，式(3)可保持(NH4)2SO3溶液的浓度。3.3.2 氨法烟气脱硫工艺较成熟的、已工业化的氨法烟气脱硫工艺有下几种类型：(1) Walther氨法Walther氨法烟气脱硫工艺是20世纪70年代克卢伯公司开发的最早的湿法氨水脱硫工艺。其工艺过程为：除尘后的烟气先经过热交换器，从上方进入洗涤塔，与氨气(体积分数25)并流而下，洗涤液落人池中，用泵摘入吸收塔内循环喷淋烟气，烟气经除雾器后进入高效洗涤塔，最后经热交换器加热后的洁净煳气排人烟囱。（2）AMASOX氨法传统的氨法烟气脱硫工艺的主要问题之一是净化后的烟气中存在气溶胶。能捷斯一比晓夫公司对传统氨法烟气脱硫工艺进行了改造和完善，称为AMASOX氨法，将传统的多塔流程改为结构紧凑的单塔流程，并在塔内安置了湿式电除雾器以解决气溶胶的问题。（3）GE氨法20世纪90年代，美罔GE公司开发的氨法烟气脱硫工艺流程为：除尘后的电厂锅炉烟气经换热器后进入冷却装置，经高压水喷淋降温、除尘，冷却到接近露点温度的洁净烟气再进入吸收洗涤塔。吸收洗涤塔内布置有两段吸收洗涤层，洗涤液和烟气得以充分的混合接触，脱硫后的烟气经过塔内的湿式电除尘器后再进入换热器升温，达到排放标准后经炯囱排人大气。脱硫后含有(NH4)2SO4的吸收液经结晶形成副产品(NH4)2SO4。（4）NADS氨一肥法华东理工大学完成了国家“九五”科技攻关项目“SO2废气回收净化新技术的工程化”，开发了一种新的火电厂烟气中SO2回收净化技术，简称NADS氨一肥法。NADS氨一肥法不仅能生产硫酸铵，还能生产磷酸铵和硝酸铵，同时联产高浓度硫酸(质量分数98.3)。亚硫酸铰溶液可以分别与硫酸、硝酸、磷酸进行反应，得到硫酸铵、硝酸铵和磷酸铵溶液，再经蒸发、结晶、干燥后，得到商品级的化肥产品，同时得到体积分数8一10的SO2和空气混合物，再经催化氧化(催化剂为V2O5-SiO2)，将SO2变为SO3，再经浓硫酸吸收后得到质量分数为98.3%的商品浓硫酸。（5）电子束氨法电子束氨法烟气脱硫下艺是用电子束照射喷入水和氨的烟气，在强电场作用下，部分烟气分子电离成为高能电子，高能电子激活、电离其他烟气分子，产生0H，0，H0，等多种活性粒子和自由基。娴气中的SO2和N0被活性粒子和自由基氧化为SO3和NO2，在有NH3的情况下生成(NH4)2SO4和NH4NO3等。电子束氢法的能耗高、效率低，主要设备如大功率的电子束加速器还在研制阶段。（6）流光放电氨法流光放电氨法烟气脱硫技术是国家高技术研究发展计划(“863”计划)成果，是我国自主研发的烟气净化新技术，它充分结合了等离子体自由基的强氧化性和氨吸收的化学特性，实现脱硫、副产铵肥。当在流光放电反应器上施加高电压时电极尖端产生的强电场能够形成一个线状的流光通道，在流光放电区域激发的电子能量可达到10ev以上，使O2和H2O等气体分子发生电离，产生0H、H、0及O3等强氧化性自由基物质，这些活性自由基在溶液中引发复杂的链反应，在有O2件下，将四价硫氧化为六价硫，生成(NH4)2S04。3.3.4氨法烟气脱硫技术的应用前景我同烟气脱硫技术有巨大的市场需求，预计火电行业新增和改造烟气脱硫技术市场容量约达242.5亿元，非火电行业烟气脱硫技术市场容量约达216亿元。但目前氨法烟气脱硫技术所占比例较小，根据国家发展改革委员会公布的火电厂烟气脱硫产业信息(发改环资2005757号)，2008年底前我国累计投运的脱硫装置容量超过3.79108w，其中采用氨法烟气脱硫技术的装置容量约占总容量的0.8。氨法烟气脱硫技术作为高效湿法脱硫工艺的一种，在我国已建成几十套工业化装置。由于其副产物为我国市场容量较大的(NH4)2S04化肥，不但没有固体废物的产生，同时回收了硫资源，因此，该技术是一项可实现循环经济的绿色脱硫工艺，将带来显著的经济效益和社会效益，应用前景广阔。3.3.4.1 有良好的氨源保障按照氨法烟气脱硫技术市场份额的10估算，每年需要脱硫剂液氨约2Mt，副产(NH4)2S04约8Mt。我国目前有合成氨企业500家左右，广泛分布于全国各地。预计2015年，我同合成氧产能将达到70Mta，氨法烟气脱硫有较好的氨源保障。3.3.4.2 (NH4)2S04市场需求潜力大近年来，世界农业及肥料组织积极推动硫肥在中国、印度等发展中国家的应用，对硫肥的需求不断增加。2009年，世界(NH4)2S04消费量19Mt，我国(NH4)2S04产量约2.8Mt，出厂1880kt，用于工业原料约300kt，国内用于肥料的(NH4)2S04消费量只有1.61.7Mt，仅占氮肥消费总量的l，与世界平均水平相比(NH4)2S04消费比例偏低。预计2015年，我国用于肥料的(NH4)2S04需求量将达9Mt/a，进一步考虑出口及工业领域的消费，我国(NH4)2S04的市场潜力在10Mt/a以上。因此，氨法烟气脱硫技术的推广在我同有较好的市场保障。3.3.4.3 推广氨法烟气脱硫技术有利于氮肥行业的结构调整2009年，我同氮肥总产量l05 Mt，其中尿素产量63740kt，占氮肥产量的607；碳睃氧铵、氯化铵、硝酸铵和(NH4)2S04产量分别为26320，9185，3357，2820kt。目前，我同氮肥产能已呈现过剩态势，中小氮肥生产企业生存困难。其中重要的原因之一就是产品结构不合理，小合成氨生产企业仍以低浓度的碳铵作为主导产品，市场空问和利润空间：诈常有限。而企业销售液氨的利润比碳铵产品高得多，且脱硫副产物(NH4)2S04产能的增加不会改变氮肥总量，只是调整了产品结构，减少了碳铵的产量，增加了(NH4)2S04的比例。因此，大力推广氨法烟气脱硫，对改善我国氮肥行业的产品结构，提高经济效益具有积极的推动作用，符合我国节能减排和产业结构调整的要求。3.3.4.4 燃煤硫分适应性强氨法烟气脱硫技术可用于硫质量分数为0.4一8.0的燃煤，且用于中、高硫煤时经济性更加突出，锅炉也冈为使用中、高硫煤而降低了成本，既能提高经济效益又干有较好的环境效益。4 流程模拟软件ASPEN PLUS4.1 软件简介ASPEN PLUS是一款功能强大的化工模拟软件包。最初的版本是在1987年由MIT为美国能源部编写的。老版本的ASPEN PLUS需要用户自己编写包括完整过程定义的输入文件。改进后的ASPEN PLUS增加了可视化界面，使得软件的运行环境变得更为友好它能够建立准确的模型，使用严格的、装置的优化操作和进行赢建、改造装置的优化设计。该软件包拥有强大的物性数据库，包括无机物、有机物、强电解质、固体、燃烧物等多种物性参数；具有灵活且便于计算的单元操作模块；提供友好的图形化界面。ASPEN PLUS提供3种过程来进行模拟：除了有内置的单元操作模型外，还有用户自己定义的FORTRAN模块以及设计规定(design-specification)。在整个ASPEN PLUS流程中，除了可以处理物流外，还可以给模块设定功流和热流，既可以模拟质量平衡也可以确保整个系统的能量平衡并且通过物性分析，可以获得物流组分、温度、压力及热负荷参数，从而预测所选模型、物流类型、物性方法的正确性。由于其方便的模块化漉程和用户端的良好控制，ASPEN PLUS软件尤其适合对全系统的综合模拟、计算和分析；较为简单地即可完成流程的改变和模型变更，为系统提高总效率和经济性的优化改良提供了高效的途径。4.2 软件功能及使用ASPEN PLUS的主界面可建立、显示模拟流程图及PFD-STYLE绘图。从主窗口可打开其他窗口，如绘图窗口(Plot)、数据潮览窗口（Data Browser）。其中Data Browser (数据浏览器)是ASPEN PLUS主运行环境中最重要的一个页面。它具有已经定义的可用的模拟输入，结果和对象的树状层次图。用Data Browser按钮打开此页面可以看到在运行类型的下拉条中有6个不同的选项。ASPEN PLUS几大主要的功能基本上可以通过直接选择不同的运行类型来实现，除外也可以在Data Browser页面中的其他选项设定中完成。这款流程模拟软件有六个主要功能：建立基本流程模拟模型、灵敏度分析、设计规定、物性分析、物性估计以及物性数据回归。4.3 基本流程模拟Flowsheet是ASPEN PLUS最常用的运行类型。可以使用基本的工程关系式，如质量和能量平衡、相态和化学平衡以及反应动力学去预测一个工艺过程。在ASPEN的运行环境中，只要给定合理的热力学数据、实际的操作条件和严格的ASPEN平衡模型，就船够模拟实际装置的现象，帮助你设计更好并优化现有的装置和流程，提高工程利润。(1)定义流程。ASPEN中用单元操作模块来表示实际装置的各个设备。主要的类是：混台器，分流器，分离器、换热器、蒸馏塔、反应器、压力变送器、手动操作器、固体处理装置、用户模型。选择相应合理的模型对于整个模拟流程是至关重要的。以热工模拟中最为常用的REACTER模块为例：a以物料平衡为基础：Ryield-收率反应器，只要求物料平衡，不要求原子平衡；人口物料不全部所知、但出口物料全部知道的反应器。Rstoic化学计量反应器，原子和质量都平衡：可用于计算和规定反应热。b以平衡为基础：Requil-平衡反应器，不考虑反应动力学，单个反应能达到严格平衡；可用在有许多组分、已知一些反应和参加反应的一些相关组分的情况。Rgibbs-吉布斯反应器，由于许多组分参与反应而不知道确切的反应以及反应数量：它也是处理圃液汽相平衡的唯一aspen模块。c以动力学为基础：有Rcstr、Rplug、Rbatch模块。按照所模拟反应器的特点加以选择定义的步骤是：选择单元操作模块将其放置到流程窗口；用物流、热流和功流连接模块；最后检查流程的完整性。(2)计算全局信息的规定。包括本模拟的说明、运行类别、平衡要求、全局温度压力限制、物流类及子物流、度量单位选择以及最终的报告形式规定等。(3)规定组分。ASPEN拥有强大的物性数据库，除了标准内置的效据库以外，在你的环境中还可以使用自己的数据库。组分规定即定义模拟流程所涉及到的所有物质。共有3种类别的组分：常规组分(指气体和液体组分或溶液中的固体电解质盐，MIXED粒子物流中)、常规惰性固体(CI固体这类组分有分子量，对相平衡和盐的析出，溶解不起反应；可以参与由CRIBBS单元操怍模型模拟的化学平衡CISOLID子物流中)以及非常规固体(组分是不均匀物质并且没有分子量，NCSOLID子物流中，最典型的为煤炭)。(4)选择物性方法。所有的单元操作模型都需要性质计算而生成结果。我们可能需要计算热力学性质、或者是传递学性质又或者是非成规组分的焓。选择正确的性质方法不仅可以达到我们模拟的目的，而且方法的适合程度更决定了模拟结果的精确度。可在全局中使用一种物性方法称为全局物性方法；可在不同的流程段中使用不同的物性方法称为局部物性方法。物性方法由计算路径(即路线：Route)和物性方程(即模型：Model)来定义，它决定怎样计算物性。但在大多数情况下，内置的物性方法足以满足绝大多数应用，也就是说不必对这些具体的组成作修改就能适用于我们的模拟。但要是想对物性方法做高级修改，则必须搞清楚物性方法、模型和路线这几个概念。 (5)规定物流。对已知状态的模块间的物流进行温度、压力、流量等参数的设定。如果已知物流粒子尺寸分布及流程中存在非常规组分时也需要在这里进行额外设置。(6)单元操作模型的参数设置。即对模块所处的物理环境进行设置，连接物流裙态、自身温度、压力及传热量等。(7)运行模拟程序，生成报告。4.4软件在工业上的应用4.4.1在煤化工中的应用 徐越等基于ASPEN PLUS平台，提出了加压气流床气化炉性能模拟方法。该方法利用ASPEN PLUS的图形化建模工具与传统的煤化过程计算方法相比，可以实现快速编制模拟煤气化过程的模拟软件，并将气化过程与整体煤气化联合循环发电系统的优化设计过程整合。利用输入语句和计算模块的灵活性，可以对不同的煤种进行计算。计算结果表明，该计算方法可以比较好地预测干粉加压气流床的气化性能，为气化炉的性能模拟提供了依据。 张斌等利用ASPEN PLUS建立了喷流床煤气化炉模型并建立了自定义汽化炉模型，通过它对不同汽化炉的最佳平衡温度范围进行了考察和分析，利用建立的两种汽化炉模型很好地预测和模拟喷流床气化炉的性能。 张宗飞等借助ASPEN PLUS软件建立了Shell粉煤气化模拟模型，并将模型计算的结果与文献值进行比较，同时分析了操作条件对气化结果的影响。 孙志翱等利用大型化工流程软件ASPEN PLUS对火电厂烟气湿法脱硫工艺进行了模拟，模拟结果表明脱硫效率随着液气比和钙硫比的增加而增加，随着烟气流速的增加而降低，其结论与原始设计数据较为吻合，建立的模型对优化设计具有一定的指导意义。 张伟鹏等使用流程模拟软件ASPEN PLUS，对煤与生物质裂解共气化合成气一次通过制费托油（FTL）和CO2收集和储存过程进行物料衡算和模拟。通过对模拟数据分析发现：生物质占原料比增加可以有效降低温室气体的排放；F-T反应器中催化剂的选择对产物分布有规律性的影响；探讨了CO2零排放的情况。 王伟等利用ASPEN PLUS软件对煤热解过程进行了模拟计算，将得出的模拟值与实际值进行了分析，给煤热解过程的工艺开发和工艺优化提供了参考依据。4.4.2 在石油化工中的应用 堵祖荫利用ASPEN PLUS软件对汽油分馏系统（包括油淬冷，汽油分馏塔，裂解柴油汽提塔和裂解燃料油汽提塔）进行严格的模拟，并初步研究了汽油分馏塔操作条件对塔顶、柴油抽出和塔釜温度影响，它可以作为进行系统优化，指导设计和生产实践的基础。 陈强等以乙烯裂解汽油加氢抽提后的C8芳烃为原料，采用超精馏技术，运用ASPEN PLUS流程模拟软件，通过模拟计算及优化，得出最佳的分离流程及操作条件，项目的各项技术经济指标较好，表明C8芳烃分离工艺采用超精馏技术在技术经济上是可行的。 赵晓军等用ASPEN PLUS软件对中国石化镇海炼油化工股份有限公司加工卡宾达原油的常压蒸馏部分进行流程模拟计算，并通过灵敏度分析找出影响产品质量和气液相负荷的因素，提出操作优化方案。 赵华等针对洛阳分公司第二套重油催化裂化装置针对主分馏塔实际中操作中出现的问题，利用ASPEN PLUS流程模拟软件对主分馏塔进行流程模拟计算，找出存在问题的原因，寻求最佳工艺条件，从而达到节能、降耗、增效的目的。 候会峰等依靠ASPEN PLUS软件平台建立了某厂原油常减压蒸馏装置的稳态模拟流程。在建立过程中，采取对装置流程进行简化处理、将总板效率作为调节变量等方法，使模拟流程的工艺参数、物料平衡和产品恩氏蒸馏数据与生产基本相符，通过流程模拟为实际生产过程的调试运行提供了平台和依据。C在优化设计上的应用 孙巍等借助ASPEN PLUS软件为工具，对某化工厂乙烯车间的苯乙烯精馏过程的多种工况进行了模拟，将模拟结果与实践生产过程的数据对照分析，发现了设备在实际生产运行中存在的问题，从而为设备改进和参数调整提供了理论依据，同时运用模拟结果知道实际生产操作的参数优化，减少了单凭经验调整带来的操作波动及损失，从而节约了运行成本。夏和青采用ASPEN PLUS模拟软件对丙乙烯精馏塔进行模拟计算，找出了丙烯塔高负荷运行状态下存在的瓶颈问题。通过设备改造和优化操作条件，丙烯塔完全能够适应扩能的要求，从而在保证产品质量的前提下，提高产品质量和降低耗能。袁东艳在燕化公司炼油厂第一套催化裂化装置掺炼重油技术改造中，应用ASPEN PLUS软件对吸收稳定系统进行全流程模拟，在此基础上完成了吸收稳定系统技术改造的工艺设计。刘福安等应用ASPEN PLUS软件对气体分离装置和蒸汽管网进行模拟，通过模型应用，得到了脱丙烷塔、精丙烯塔的最佳回流比和最佳进料位置，查出了蒸汽管网压力降大的原因，解决了加热蒸汽流量显示不准确和外供蒸汽外送压力降大以及联合装置水热媒的热量富余等问题，为公司挖潜节能创效取得良好结果。胡伟等针对中石油济南分公司采用热联和技术以Szorb装置热油代替蒸汽作为MTBE装置催化蒸馏塔及甲醇回收塔重沸器的热源节约蒸汽效果不明显的问题，运用ASPEN PLUS模拟软件对MTBE装置建立流程模拟优化，在满足产品质量指标的情况下离线寻找催化蒸馏塔的优化操作条件，以提高生产能力、改善热联合取热性能。经过操作优化和消除流程瓶颈，不仅实现了催化蒸馏塔加热蒸汽被全部取代，节约蒸汽量大于设计值，而且提高了异丙烯装化率、增加了METB的产量，效益显著。 实验部分1 模拟工况本次模拟的是实际工况，烟气为自制的SO2、N2及O2的混合物，烟温为换热器后的温度，烟气工况见表1，吸收液参数见表2。表1 空气输送系统主要技术参数项目数值处理烟气量m3/h1000000烟气温度/%60SO2体积分数%0.2N2体积分数%70H2O体积分数%8CO2体积分数%15O2体积分数%6.8表2 吸收液参数项目数值吸收液流量kmol/h2000吸收液温度40摩尔分数%6摩尔分数%942 模拟假定为了简化模拟过程，作如下假定：(1)烟气成分为：H2O、N2、SO2、CO2以及O2，参加反应的是SO2和CO2，不考虑SO3、卤化氢以及烟尘的影响；(2)不考虑固体和盐析；(3)不考虑吸收塔内的压降；(4)考虑到实际氨法湿式烟气脱硫工艺的复杂性，将底部氧化池用一个反应器单独模拟。由于氧化产物中含有少量的气相物质，采用闪蒸罐进行分离，从而得到最终产品。3 建立工艺流程31建立模型ASPENPLUS拥有形象、简单的用户界面，根据氨法脱硫工艺过程建立的ASPEN模型流程如图1。图1 氨法烟气脱硫工艺流程模拟32组分输入、物性选择在ASPENPLUS软件中进入Components页面，输入要添加组分的化学式或英文名，可查出所需的组分，然后将该组分加入模拟流程中。根据前述假定输入所有组分，然后选择物性。在氨法湿式烟气脱硫工艺的模拟中，因系统中有电解质组分参与反应，笔者选择电解质物性模型中的ELECNRTL模型，即电解质NRTL或度系数模型作为流程模拟的全局物性模型。选择好物性后，ASPEN PLUS自动调用两元交互参数、电解质对等内置参数。完成上述操作后，在Components页面点击ElecWizard键进入电解质专家智能系统，选择参与反应的组分，筛选反应产物，得到一系列电解质反应式，并根据前述假定从中筛选合适的反应式。规定好组分和物性模型以及反应式后，再输入各进料物流变量，然后输入吸收塔、反应器、闪蒸罐、混合器、分流器等模块的参数变量，这样就大致完成了整个流程的输入，打开Control Pannel页面，点击运行按钮即可进行模拟。4灵敏度分析点击Model Analysis Tools项目下的Sensitivity选项，新建一个灵敏度分析任务，选择恰当的操纵变量和因变量，并设置好操纵变量的调节范围，经初始化后重新运行，利用Plot Wizard系统绘成图，可以清晰地看出操纵变量对因变量的影响情况。41 吸收剂浓度对出口烟气中SO2含量的影响保持其他